Capitolo 1 Applicazioni

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Capitolo 1

Applicazioni

Entrambi i moduli software, PACO e PALOMA, sono stati applicati al progetto della fusoliera di 4 velivoli, scelti opportunamente in rappresentanza delle diverse categorie per impieghi civili1_.

Gli obiettivi sono molteplici; in primo luogo incrementare la familiarità dell’Utente tanto in riferimento all’istruzione del File Input, quanto in relazione all’analisi dei risultati.

Non secondaria, l’occasione di testimoniare la grande flessibilità operativa del codice, mediante uno studio che, sebbene applicato ad una casistica limitata, proprio per le peculiarità dei diversi casi scelti, copre in realtà uno spettro d’indagine sufficientemente ampio.

1.1 Note introduttive

Per ciascuno dei casi esaminati, i progetti trasversale e longitudinale della fusoliera, sono stati condotti mediante sessioni di dimensionamento separate.

A partire dai rispettivi file Input2_{, correttamente compilati, i moduli software PACO}

e PALOMA hanno prodotto un’ampia serie di risultati, afferenti tanto agli ingombri degli allestimenti di cabina quanto a quelli delle stive, nonché agli ingombri esterni della fusoliera3_.

1

Cfr. Allegati da Test case 1 a Test case 4.

2

Cfr. . Allegati da Test case 1 a Test case 4, §§ T.2.1, T.3.1 e T.3.2.

3

Una selezione dei principali risultati dei dimensionamenti è riprodotta in Allegati, da Test case 1 a Test case 4, §§ T.2.2 e T.3.3 .

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Nei paragrafi che seguono, nell’ambito del dimensionamento trasversale e longitudinale della fusoliera dei velivoli esaminati, vengono confrontati, in maniera schematica, i dati dimensionali effettivi noti4_{con quelli stimati.}

Il confronto coinvolge opportune selezioni dei risultati, centrate su quelli afferenti agli ingombri effettivamente significativi ai fini della valutazione del grado di approssimazione delle stime.

Per tale motivo, nell’ambito del progetto della sezione maestra, il confronto è limitato agli ingombri di massima larghezza interna (Wi) ed esterna (W), unitamente allo spessore totale di parete (tw) ed alla massima altezza esterna (H).

Invece, nell’ambito del progetto longitudinale della fusoliera, si confrontano gli ingombri longitudinali della cabina (Lcab) e della fusoliera (L), nonché i volumi delle stive ventrali (Hold_vol_fw e Hold_vol_aft) e della stiva di coda (Hold_vol_tail).

L’analisi dei risultati delle stime, per confronto con i dati dimensionali effettivi noti, offre lo spunto per alcuni commenti, di carattere generale, riportati nella sezione conclusiva del presente capitolo.

1.2 Progetto della fusoliera del velivolo Airbus A-340

1.2.1 Descrizione sommaria del velivolo

Il progetto della fusoliera dell’Airbus A-340/600 (fig. 1-1) apre la rassegna dei test applicativi ed offre l’occasione di spingere il software al limite operativo dei 450 posti, nella configurazione di massimo carico pagante5_.

Il velivolo rappresenta la categoria dei Turbofan con motori in ala; l’architettura della fusoliera, a sezione circolare (fig. 1-2), è tipica dei wide body a doppio ponte.

Per quanto riguarda gli allestimenti di cabina, si analizza la configurazione a 380 posti, in classe mista (fig. 1-3).

Le stive ventrali ospitano container standard di classe LD-3, disposti in file trasversali formate da due contenitori affiancati.

4

Le fonti dei dati confrontati sono costituite dai disegni e dal materiale informativo divulgato dai costruttori (manuali di manutenzione, brochures, ecc..).

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Fig. 1-1: Airbus A-340/600, trittico

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Tab. 1-1: Sezione maestra A-340, valutazione, per confronto, dei risultati di PACO AIRBUS A-340 Wi [in] W [in] H [in] tw [in] Dimensioni effettive 208.15 222.05 222.05 6.95 Risultati PACO 207.66 221.81 221.81 7.08 Scostamento % - 0.24 - 0.11 - 0.11 1.87

1.2.2 Progetto della sezione maestra

Il dimensionamento della sezione maestra del velivolo, condotto mediante il modulo software PACO a partire dal File Input6_{, produce un’ampia serie di risultati}7_.

In Tab. 1-1 viene riportato un confronto tra i valori calcolati e quelli effettivi relativi ai parametri d’interesse precedentemente selezionati.

Si evince la bontà dei risultati relativi agli ingombri di sezione, per i quali, lo scostamento dai valori effettivi noti, è di gran lunga inferiore all’1%, mentre non sorprende il grado di approssimazione inferiore relativo allo spessore di parete tw, in considerazione del fatto che questo è stimato con interpolazione dei dati storici.

1.2.3 Progetto longitudinale della fusoliera

A partire dal file Input8_{, PALOMA produce una serie di risultati}9_.

6

Cfr. Allegati, Test case 1-Airbus A-340/600, § T.2.1

7

Una selezione dei principali risultati prodotti da PACO è riportata in Allegati, Test case 1-Airbus A-340/600, § T.2.2.

8

Cfr. Allegati, Test case 1-Airbus A-340/600, §§ T.3.1 e T.3.2.

9

Una selezione dei principali risultati prodotti da PALOMA è riportata in Allegati, Test case 1-Airbus A-340/600, § T.3.3.

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Tab. 1-2: Fusoliera A-340, valutazione, per confronto, dei risultati di PALOMA

AIRBUS A-340 Passeggeri L [in] Lcab [in] Hold_vol_fw [ft3] Hold_vol_aft [ft3] Hold_vol_tail [ft3] Dimensioni effettive 380 2892 2399 5037 (*) 3701 (**) 695 Risultati PALOMA 380 2857 2331 4595 3449 430.86 Scostamento % 0 -1.21 -2.83 -8.8 -6.81 -3.8

(*) dato ottenuto con stima approssimata da disegni in scala

In Tab. 1-2 vengono riportati i valori calcolati dei parametri d’interesse ai fini del dimensionamento longitudinale, ponendoli a confronto con i rispettivi valori effettivi.

Si nota, in generale, un grado di approssimazione inferiore rispetto a quello raggiunto nel dimensionamento della sezione maestra, pur rimanendo limitato a pochi punti percentuali l’ordine di grandezza degli scostamenti.

Le cause sono facilmente identificabili nella scarsa attendibilità di alcuni dati di non facile reperibilità; in proposito, si rimanda il lettore ai commenti esposti nel paragrafo conclusivo di questo capitolo.

1.3 Progetto della fusoliera del velivolo Airbus A-320

L’Airbus A-320/200 (fig. 1-4) rappresenta la categoria dei Turbofan con motori in ala; l’architettura della fusoliera, a sezione bilobata (fig. 1-5), è piuttosto diffusa per i velivoli narrow body a doppio ponte di carico.

Per quanto riguarda gli allestimenti di cabina, si analizza la configurazione a 150 posti, in classe mista (fig. 1-6).

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Fig. 1-4: Airbus A-320/200

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Fig. 1-5: Airbus A-320, sezione maestra

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Tab. 1-3: Sezione maestra A-320, valutazione, per confronto, dei risultati di PACO AIRBUS A-320 Wi [in] W [in] H [in] tw [in] Dimensioni effettive 145 155.5 163 5.25 Risultati PACO 144.13 153.71 162.47 4.79 Scostamento % - 0.6 - 1.15 - 0.33 8.76

Le stive ventrali ospitano container standard di classe LD-346/w, disposti in file trasversali formate da un singolo contenitore.

Il dimensionamento della sezione maestra del velivolo, condotto mediante il modulo software PACO a partire dal File Input10, produce un’ampia serie di risultati11.

In Tab. 1-3 viene riportato un confronto tra i valori calcolati e quelli effettivi relativi ai parametri d’interesse per il dimensionamento trasversale.

10

Cfr. Allegati, Test case 2-Airbus A-320/200, § T.2.1

11

Una selezione dei principali risultati prodotti da PACO è riportata in Allegati, Test case 2-Airbus A-320/200, § T.2.2.

12

Cfr. Allegati, Test case 2-Airbus A-320/200, §§ T.3.1 e T.3.2.

13

Una selezione dei principali risultati prodotti da PALOMA è riportata in Allegati, Test case 2-Airbus A-320/200, § T.3.3.

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Tab. 1-4: Fusoliera A-320, valutazione, per confronto, dei risultati di PALOMA

AIRBUS A-320 Passeggeri L [in] Lcab [in] Hold_vol_fw [ft3] Hold_vol_aft [ft3] Hold_vol_tail [ft3] Dimensioni effettive 150 1479 1078 467 644 265.5 Risultati PALOMA 150 1518 1117 507.69 675.13 190.26 Scostamento % 0 2.64 3.62 8.7 4.83 -28.3

1.4 Progetto della fusoliera del velivolo Embraer ERJ-140

L’Embraer ERJ-140 (fig. 1-7) rappresenta la categoria dei Turbogetto regionali con motori in coda; l’architettura della fusoliera, a sezione circolare (fig. 1-8), è caratteristica dei narrow body a singolo ponte di carico.

Ulteriori caratteristiche dell’architettura di fusoliera risiedono nelle forme allungata e tozza, rispettivamente del nose e del tronco caudale, tipiche dei piccoli velivoli Business/Executive con coda a “T”.

Per quanto riguarda gli allestimenti di cabina, si analizza la configurazione a 45 posti, in classe unica (fig. 1-8).

La stiva, posta in coda alla cabina ospita merci e bagagli sfusi.

Il dimensionamento della sezione maestra del velivolo, condotto mediante il modulo software PACO a partire dal File Input14_{, produce un’ampia serie di risultati}15_.

14

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Fig. 1-7: Embraer ERJ-140, trittico

15

Una selezione dei principali risultati prodotti da PACO è riportata in Allegati, Test case 3-Embraer ERJ-140, § T.2.2.

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Fig. 1-8: Embraer ERJ-140, sezione maestra e allestimento di cabina

A partire dal file Input16, PALOMA produce una serie di risultati17.

16

Cfr. Allegati, Test case 3-Embraer ERJ-140, §§ T.3.1 e T.3.2.

17

Una selezione dei principali risultati prodotti da PALOMA è riportata in Allegati, Test case 3-Embraer ERJ-140, § T.3.3.

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Tab. 1-5: Sezione maestra ERJ-140, valutazione, per confronto, dei risultati di PACO EMBRAER ERJ-140 Wi [in] W [in] H [in] tw [in] Dimensioni effettive 82.68 89.76 89.76 3.54 Risultati PACO 84.39 90.25 90.25 2.93 Scostamento % 2.06 0.55 0.55 17.23

Tab. 1-6: Fusoliera ERJ-140, valutazione, per confronto, dei risultati di PALOMA

EMBRAER ERJ-140 Passeggeri L [in] Lcab [in] Hold_vol_fw [ft3] Hold_vol_aft [ft3] Hold_vol_tail [ft3] Dimensioni effettive 45 1044 725 0 0 325 Risultati PALOMA 45 1097 765 0 0 221.36 Scostamento % 0 5.07 5.5 0 0 -31.9

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1.5 Progetto della fusoliera del velivolo Alenia ATR-72

L’Alenia ATR-72 (fig. 1-9) rappresenta la categoria dei Turbogetto/Turboprop ad ala alta; l’architettura della fusoliera, è caratterizzata dalla sezione maestra bilobata, con eccentricità positiva del lobo ventrale rispetto al lobo di cabina.

Per quanto riguarda gli allestimenti di cabina, si analizza la configurazione a 72 posti, in classe densa (fig. 1-10).

La stiva, posta in coda alla cabina ospita merci e bagagli sfusi.

Il dimensionamento della sezione maestra del velivolo, condotto mediante il modulo software PACO a partire dal File Input18, produce un’ampia serie di risultati19.

18

Cfr. Allegati, Test case 4-Alenia ATR_72, § T.2.1

19

Una selezione dei principali risultati prodotti da PACO è riportata in Allegati, Test case4-Alenia ATR_72, § T.2.2.

20

Cfr. Allegati, Test case4-Alenia ATR_72, §§ T.3.1 e T.3.2.

21

Una selezione dei principali risultati prodotti da PALOMA è riportata in Allegati, Test case 4-Alenia ATR_72, § T.3.3.

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Fig. 1-9: Alenia ATR-72, trittico

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Tab. 1-7: Sezione maestra ATR-72, valutazione, per confronto, dei risultati di PACO ALENIA ATR-72 Wi [in] W [in] H [in] tw [in] Dimensioni effettive 101.18 112.795 105.157 5.81 Risultati PACO 101.39 113.02 108.07 5.81 Scostamento % 0.21 0.2 2.77 0

Tab. 1-8: Fusoliera ATR-72, valutazione, per confronto, dei risultati di PALOMA

ALENIA ATR-72 Passeggeri L [in] Lcab [in] Hold_vol_fw [ft3] Hold_vol_aft [ft3] Hold_vol_tail [ft3] Dimensioni effettive 72 1070 756.29 0 0 170 Risultati PALOMA 72 1042 738.3 0 0 132.1 Scostamento % 0 -2.62 -2.38 0 0 -22.3

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1.6 Note conclusive

Come precedentemente accennato in apertura del capitolo, la scelta dei velivoli per il test dei moduli software PACO e PALOMA, non è casuale.

In primo luogo, la selezione effettuata permette di esplorare un ampio spettro di capacità di carico, sia in termini di numero di passeggeri che di volumi di merci.

Conseguentemente, le diverse configurazioni degli allestimenti interni, dei servizi e delle uscite di cabina, coprono un’ampia gamma di possibilità.

Inoltre, sono ben rappresentate, praticamente, tutte le forme geometriche di sezione maestra di interesse per i velivoli da trasporto, nonché le due architetture tipiche di sezione, rispettivamente quella a singolo e quella a doppio ponte di carico.

Altrettanto dicasi per l’architettura generale dei velivoli in esame che, in pratica, propone le principali tipologie diffuse nell’ambito dei velivoli da trasporto commerciale.

In definitiva, i velivoli selezionati, seppure in numero ridotto, permettono di verificare adeguatamente la flessibilità operativa del codice, che, in qualità di requisito primario, risulta essere pienamente soddisfatta.

In merito alla bontà delle stime, l’analisi effettuata nei paragrafi precedenti, offre lo spunto per alcune osservazioni di carattere generale.

Nelle stime di dimensionamento, tanto PACO quanto PALOMA affrontano il problema del dimensionamento procedendo “dall’interno verso l’esterno”, ovvero modellando il contorno di fusoliera in base agli ingombri principali interni di cabina e di stiva22_{. Questo si riflette nei valori stimati rispetto a quelli effettivi, delle} dimensioni della fusoliera.

In particolare, nell’ambito del progetto della sezione maestra, si può sicuramente attribuire all’ingombro Wi un ruolo chiave nel valutare la bontà delle stime di dimensionamento fornite da PACO.

Infatti, la larghezza interna della cabina di fusoliera è sensibile tanto alla scelta dell’allestimento interno quanto, soprattutto nel caso di sezione maestra monolobata, alle esigenze di trasporto dell’eventuale stiva ventrale.

Inoltre, in base alla struttura operativa di PACO23_{, Wi risulta influenzare le}

dimensioni esterne della sezione maestra, sia in modo diretto che indiretto; infatti, la larghezza massima interna della cabina è il parametro funzionale unico per la stima dello spessore tw della parete, effettuata per interpolazione dei dati storici24_.

Per finire, vale la pena sottolineare la sensibilità di Wi nei confronti di alcuni parametri di configurazione della cabina (distanza seat_gap dei blocchi di poltrone

22

Cfr. PARTE I, Cap. 1- Descrizione Generale del modulo PACO e PARTE II, Cap. 1- Descrizione Generale del modulo PALOMA .

23

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esterni dalle pareti interne della cabina, numero e ampiezza dei corridoi), liberamente impostabili dall’Utente al fine di ottenere un adeguato controllo delle dimensioni trasversali esterne della fusoliera.

Si rileva che le stime fornite da PACO costituiscono un’ottima approssimazione dei dati noti; lo scostamento percentuale dall’ingombro Wi effettivo25_{è influenzato} principalmente dall’incertezza relativa all’allestimento per il dimensionamento della sezione maestra. Gli allestimenti sono stati scelti tra quelli annoverati all’interno di un campionario base (data bank delle poltroncine), senza poter verificare la corrispondenza tra questi e gli allestimenti effettivi dei velivoli utilizzati per confronto26.

Ad ogni modo PACO dà ampia facoltà di ampliare i data bank nonché di personalizzare le dimensioni della poltrona sulla base di informazioni specifiche riguardanti l’allestimento.

Del tutto prevedibile, e per tale motivo non tenuto in eccessiva considerazione, il maggiore scostamento percentuale che si osserva nella stima dello spessore tw (thickness of wall). Esso è dovuto, come già anticipato sopra, alla procedura di stima per interpolazione statistica dei dati storici.

L’apparente minore accuratezza delle stime di dimensionamento longitudinale fornite da PALOMA, evidenziata dagli scostamenti dell’ordine di qualche punto percentuale relativamente all’ingombro longitudinale Lcab della cabina, è in linea con le aspettative.

Infatti, anche rimanendo soltanto nell’ambito della configurazione degli interni di cabina, le stime prodotte da PALOMA soffrono inevitabilmente delle incertezze sulla scelta e disposizione degli allestimenti ma anche dei servizi.

Quantitativamente, ad esempio, si può capire come una seppure piccola differenza d’ingombro longitudinale tra le poltrone degli allestimenti scelti e quelle degli allestimenti effettivi, può dare origine ad uno scostamento complessivo non trascurabile tra il valore stimato e quello effettivo, a causa dei contributi portati da tutte le file di poltrone presenti.

Questo tipo di contributo all’errore della grandezza calcolata rispetto alle dimensioni effettive, è praticamente eliminabile qualora siano disponibili informazioni attendibili circa gli allestimenti specifici del velivolo in questione.

24

Cfr. Appendice C.

25

La fonte dei dati dimensionali effettivi della sezione maestra, riportati in Tab. 1-1, è Airbus Industries (Cfr. /15/).

26

Infatti, i dati dimensionali specifici rintracciati in letteratura tecnica sono spesso lacunosi o incompleti.

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Altra fonte di errore eliminabile è rappresentata dalle ampiezze dei corridoi trasversali afferenti alle diverse uscite di fusoliera, le cui ampiezze minime sono prescritte dai requisiti di sicurezza; PALOMA, in assenza di indicazioni contrarie dell’Utente, carica le ampiezze di default dei suddetti corridoi, coincidenti con le prescrizioni minime dei requisiti.

Poiché la distribuzione longitudinale delle file di poltrone deve interrompersi in corrispondenza dei servizi e delle uscite di fusoliera, e considerando che lo spazio disponibile tra due interruzioni successive può risultare, al tempo stesso, superiore ed inferiore a quanto strettamente necessario per ospitare, rispettivamente, n ed n+1 file di poltrone, si capisce che possono rimanere spazi inutilizzati a monte di un’interruzione. Questo si ripercuote sulle dimensioni longitudinali di cabina in quanto, la fila di poltrone che, anche solo per poco, non trova posto a valle dell’interruzione, viene trasferita a monte di questa. Questo tipo di problema, allo stato attuale di sviluppo del software, non è risolto.

Infine, se la fusoliera presenta un ponte di carico singolo, la cabina include nella parte terminale la stiva e la dimensione longitudinale di questa deve essere assegnata dall’Utente come percentuale della lunghezza del tronco di coda.

In tal modo si introduce un’ulteriore contributo all’imprecisione del calcolo, fortunatamente anch’esso eliminabile qualora si disponga di dati specifici d’Input attendibili.

La dimensione longitudinale L della fusoliera è ottenuta in base agli ingombri longitudinali di cabina (Lcab), del nose (Lnose) e del tronco caudale (Ltail).

Nose e Tail di fusoliera sono ottenuti per “scalatura” a partire da un profilo di riferimento e poiché i rapporti di scala sono calibrati sulla base delle dimensioni d’ingombro della sezione maestra, le imprecisioni delle stime di PACO si ripercuotono sulle stime di PALOMA.

In definitiva, si può affermare che l’imprecisione delle stime è principalmente imputabile alla scarsa attendibilità di taluni dati d’Input e, per tale motivo, è in massima parte abbattibile.